专利名称：一种大口径电磁流量计传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感技术领域，涉及一种流量测量仪，尤其涉及一种大口径电磁 流量计传感器。
背景技术：
大口径电磁流量计传感器是根据法拉第电磁感应定律的原理进行设计的，其设计 过程中本着使磁场规则、均勻地贯穿流体截面的原则，采用非导磁材料制作测量管。目前磁 导率相对较低的不锈钢材料普遍被应用在该场合中。在当今的技术条件以及经济成本等 因素的驱使下，中小口径的大口径电磁流量计传感器的测量管采用的都是由导磁率较低的 不锈钢无缝钢管；部分中型乃至大口径的大口径电磁流量计传感器的测量管是利用磁导率 较低的不锈钢钢板通过卷板机卷制形成满足传感器口径需求弧度的钢管，其工艺类似压力 容器塔设备的筒体制造。在这个制造工艺中，磁导率极低的不锈钢钢板在通过卷板机这道 冷加工工序卷圆的过程中，钢材的金相组织发生了变化(冷加工处部分马氏体组织产生相 变)，造成了钢板的磁导率大幅度增加，对普通的吸铁石有明显的吸附感；此外折弯、冲压、 热处理等工艺也使不锈钢的晶体结构发生一定的变化，造成折弯处，冲压处，受热处导磁。 在后续的焊接钢板这一环节中，由于两块相邻的钢板在焊接区域中的热影响区，以及焊接 熔池中由于高热可能，均使该影响区域中的钢板在高温及随后自然冷却的过程中发生了组 织结构的变化，使相邻钢板在焊缝处的边缘部分产生了较高的磁导率(磁导率同样大幅度 增加)，使整条焊缝在焊接完毕后其磁导率较被均勻冷加工的卷圆板及焊缝处钢板得磁导 率都要高。因此在电磁流量计正常运行时理论上用于测量的磁场中有一部分通过有磁导率 的钢板后形成回路，从而导致中大口径的电磁流量计真正用于测量的磁场比理论磁场弱。 超大口径(DN3000以上)的上述问题更严重。此外，电极孔是在测量管焊接装配后进行打孔形成的，因此两孔相对附近焊缝的 垂直距离都有误差。由此可以看出在整个测量管电极孔水平安置的情况下，由于焊缝分布 虽然相对均勻，但是对于整个测量管及电极孔来说焊缝对测量管中心的角度分布就会产生 一定的误差，因此测量管各个部分的磁导率相对于测量管中心是不均勻的。该种不均勻极 易造成磁场分布的不均勻。同时线圈的安装也与焊缝有关，根据焊缝数量不同，在大口径的 线圈装配中，线圈绕制完毕后在安装时有部分线圈(通常是轴向的线圈)过于靠近或架设 在焊缝之上就会有大量的磁场通过高导磁的焊缝进入测量管中。而且目前大口径电磁流量 计传感器在制造上也有其造价高昂、工时较长、运输困难等不利因素。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大口径电磁流量计传感器，该传感 器减少了测量管外壳及周围的漏磁，加强了测量区域的磁场强度。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。一种大口径电磁流量计传感器，包括一测量管，所述测量管的管壳包括由外至内依次设置的碳钢管、填充层、绝缘层。作为本实用新型的一种优选方案，所述传感器还包括法兰，所述碳钢管与法兰装 配焊接，碳钢管内表面安装固定有线圈，碳钢管上装配有电极组件。作为本实用新型的另一种优选方案，所述填充层的材料为混凝土，混凝土填充于 所述碳钢管内侧与法兰之间的空隙部位，所述填充层的外表面紧贴碳钢管的内表面，填充 层的内表面与法兰的内侧面在同一弧面，填充层的厚度与处于碳钢管内部的法兰部位厚度 相同。作为本实用新型的再一种优选方案，所述线圈外侧包裹有保护层。作为本实用新型的再一种优选方案，所述电极组件包括电极和电极座，所述电极 为内插式电极结构或外插式电极结构，所述电极的上方设有电极罩，所述电极罩固定于碳 钢管外表面。作为本实用新型的再一种优选方案，所述电极旁的碳钢管上开设有通孔，穿线管 的一端从所述通孔穿入并埋设固定于碳钢管的内表面，穿线管的另一端安放入位于碳钢管 外侧的接线盒；电极线与电极连接后通过穿线管穿至接线盒。作为本实用新型的再一种优选方案，所述电极座为一体型或组合型的带有密封面 的法兰-导管结构，其中位于测量管内侧的密封面及位于测量管外侧的密封面的中心轴线 与测量管轴线垂直。作为本实用新型的再一种优选方案，所述绝缘层设置在填充层的内表面和法兰的 内侧。作为本实用新型的再一种优选方案，所述填充层内固定有一张不锈钢丝网，所述 不锈钢丝网引线到碳钢管外部，不锈钢丝网的线径为0. 6 1mm。作为本实用新型的再一种优选方案，所述绝缘层为浙青涂层或橡胶层。本实用新型的有益效果在于本实用新型所述的大口径电磁流量计传感器不仅大 幅度降低了成本，而且解决了目前大口径上的由于装配等因素引起的偏差、影响，提高了总 体磁场的强度，减少了外壳及周围的漏磁，加强了测量区域的磁场强度。
图1为本实用新型所述的大口径电磁流量计传感器的轴向剖视图；图2为本实用新型所述的大口径电磁流量计传感器的径向剖视图；图3为本实用新型所述的内插式结构的电极示意图。主要组件符号说明1、碳钢管；2、线圈；3、填充层；4、绝缘层；5、电极；6、法兰；7、电极罩；8、穿线管；9、接线盒；10、电极线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细说明。[0027]实施例一本实施例提供一种大口径电磁流量计传感器，如图1至3所示，该大口径电磁流量 计传感器包括一测量管，所述测量管的管壳包括由外至内依次设置的碳钢管1、填充层3、 绝缘层4。所述传感器还包括法兰6，所述碳钢管1与法兰6装配焊接，碳钢管1内表面安 装固定有线圈2，碳钢管1上装配有电极组件。所述电极组件包括电极和电极座，所述电极 为内插式电极结构。所述电极座(即安装电极所用的基座)为一体型或组合型的带有密封 面的法兰-导管结构，其中位于测量管内侧的密封面及位于测量管外侧的密封面的中心轴 线与测量管轴线垂直。所述填充层3的材料为混凝土，混凝土填充于所述碳钢管1内侧与 法兰6之间的空隙部位，所述填充层3的外表面紧贴碳钢管1的内表面，填充层3的内表面 与法兰6的内侧面在同一弧面，填充层3的厚度与处于碳钢管1内部的法兰部位厚度相同。 所述线圈2外侧包裹有保护层，内侧填充满环氧树脂。所述碳钢管1及填充层3上打磨预留 有电极孔。所述绝缘层4设置在填充层3的内表面和法兰6的内侧。所述绝缘层为浙青涂 层或橡胶层。所述填充层3内固定有一张不锈钢丝网，所述不锈钢丝网引线到碳钢管1外 部，不锈钢丝网的线径为0. 6 1mm。电极5从所述预留的电极孔处垂直穿透所述测量管。 所述电极5的上方设有电极罩7，所述电极罩7固定于碳钢管1外表面。不锈钢穿线管8的 一端从电极旁开设的通孔穿入并埋设固定于碳钢管的内表面，另一端安放入接线盒9位置 处。电极线10与电极5连接后通过穿线管8穿至接线盒9，实现接线。上述大口径电磁流量计传感器的主要形成过程为将碳钢板卷板后焊接成管，然 后直接焊接在法兰外侧并在碳钢管上打电极孔及为安装表头等部件预留的开孔；将经过浸 漆等匝间保护处理完成的线圈及电极进行装配，线圈亦可以在安装后进行浸漆处理。线圈 的绕制应根据混凝土浇注层的厚度适当的减薄以保证对混凝土表面处理时损坏线圈，完成 之后将预制的模板放入法兰中并做好模板与法兰间隙的密封措施，随后将混凝土注满整个 模板与法兰之间的间隙，脱模后将表面电极部件处打磨露出，并贴橡胶衬里。在实施例一中 使用的是冷粘法贴胶。上述工艺流程完成后进行电极装配，然后续喷漆、安装表头等工艺与 目前大口径的装配一样。本实施所述的大口径电磁流量计传感器的制作工艺为1，首先加工制造带颈的法兰，并根据对应口径及承压大小将具有一定厚度的碳钢 板通过卷板及焊接两道工序后与法兰进行装配并焊接成管状。2，将法兰平放在水平面上后将焊接成管的碳钢管以其轴线垂直于水平面的方向 套入法兰颈的外侧并进行焊接，再将另一片法兰从碳钢管的另一端上方套入并焊接，在碳 钢管上对电极、表头、引线位置等部位预留通孔，在碳钢管及法兰带颈端面以垂直向外的方 向焊接种焊螺钉或加强筋。3，将电极部件安装在电极孔上并在碳钢管内表面及法兰靠中心位置一侧的表面 上喷涂一层1毫米左右的聚氨酯涂料。4，将经过浸漆等匝间保护处理完成的线圈或将线圈安装后进行浸漆处理后万册 包裹一层保护层并安装在碳钢管内表面进行基本固定。线圈外侧有一定厚度的塑料薄膜保 护，线圈内侧填充满环氧树脂完成固化。5，将不锈钢穿线管从电极旁开设的通孔穿入并埋设固定于碳钢管的内表面，直至 另一端安放入接线盒位置处。[0036]6，将预先做好的模板(模板由普通的碳钢板通过卷板机卷制成管状且管状模板 外径与法兰内径基本一致，模板根据传感器长度由数个同样内外径的管组成)轴线垂直法 兰面竖直放入传感器内。7，两端模板之间根据需要使用塑料布等将模板接缝做适当密闭，模板靠近碳钢管 一侧表面应涂覆脱模剂或者脱模材料，浇注前需要将碳钢管上的通孔堵死处理。8，在使用管状模板时将以水泥砂子石子水=1 2 1. 6 0. 4比例配置 的流量计衬里填料专用的混凝土从第一段模板与碳钢管之间的间隙注入直至与第一段模 板上端持平并敦实，随即放入第二段模板并做上述操作，两端模板拼合间隙根据需要做适 当处理防止混凝土流出，上述操作直至将混凝土填至距离上法兰的带颈端面仍有一定距离 时终止操作，总体模板高度也应与之持平，此时未浇注处为一个具有一定厚度(大约100毫 米左右)的圆环体。所述混凝土拥有防水、防渗及抗饱和蒸汽渗透的性质。所述混凝土配 比时的水灰比为0. 3 0. 6。所述混凝土配比时的灰砂比为 40%。所述混凝土水灰 比所用到的水泥、粉煤灰类粉状物中的水泥包括硅酸盐水泥。9，空余圆环体由于具有厚度、圆环截面宽度窄(法兰颈部厚度)的特点，所述圆环 体可手工用混凝土或水泥进行填埋。当混凝土达到终凝后开始拆模，并对混凝土做养护工 作；施工中应根据标准对混凝土上的裂缝、缺陷做相应处理例如填补或重新浇注，将有电极 孔的位置处覆盖的混凝土打磨至露出电极孔或在浇注前预先将电极孔直至模板外侧空间 填实保护。10，对电极线部分做基本保护后进行衬胶工艺，工艺采用冷粘法进行衬胶，其中对 电极孔处可以采用冷粘法也可以实现将电极部件或焊接装配后的法兰-导管组件对电极 处进行传统衬胶方法，在电极部件带有密封面的位置进行翻遍处理后磨平至图样规定的翻 遍厚度，然后对混凝土表面进行冷粘法衬胶工艺的相关处理及工作，主橡胶衬里应在覆盖 电极处后在电极孔的内部填塞橡胶颗粒或者聚氨酯橡胶或环氧树脂等。电极部件所在的法 兰-导管结构应如同对小口径衬胶工艺相同的方式对该结构的内表面衬胶并将胶板翻遍 至密封面上形成一个小口径衬胶工艺后对大口径整体贴胶，同时在衬胶流程中应根据不同 的衬胶手段预先或事后将橡胶颗粒填塞入该电极结构的孔中或利用与橡胶具有可靠粘结 性的绝缘树脂等灌封该孔并固化。11，上述工艺完成后对电极处填塞的绝缘材料打孔并做相关处理后即可对电极、 表头等进行接线及安装，电极线与电极连接后通过穿线管穿至接线盒后实现接线。12，将一个带盖电极罩焊接在电极部件所在的碳钢管外侧，电极罩范围仅涵盖电 极部件及外壳上引出的穿线管所在面积大小。实施例二本实施例与实施例一得区别在于所述电极可以采用外插式电极结构，绝缘层可 以采用橡胶冷贴方法形成，也可以用浙青等绝缘涂料涂刷形成。本实用新型大幅度降低了大口径电磁流量计传感器的成本，解决了大口径由于装 配等因素引起的测量偏差，提高了总体磁场的强度，减少了外壳及周围的漏磁，加强了测量 区域的磁场强度。这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上 述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱 离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其他形式、结构、布置、比例， 以及用其他元件、材料和部件来实现。
权利要求1.一种大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述传感器包括一测量管，所述测量 管的管壳包括由外至内依次设置的碳钢管、填充层、绝缘层。
2.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述传感器还包括 法兰，所述碳钢管与法兰装配焊接，碳钢管内表面安装固定有线圈，碳钢管上装配有电极组 件。
3.根据权利要求2所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述填充层的材料 为混凝土，混凝土填充于所述碳钢管内侧与法兰之间的空隙部位，所述填充层的外表面紧 贴碳钢管的内表面，填充层的内表面与法兰的内侧面在同一弧面，填充层的厚度与处于碳 钢管内部的法兰部位厚度相同。
4.根据权利要求2所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述线圈外侧包裹 有保护层。
5.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述电极组件包括 电极和电极座，所述电极为内插式电极结构或外插式电极结构，所述电极的上方设有电极 罩，所述电极罩固定于碳钢管外表面。
6.根据权利要求5所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述电极旁的碳钢 管上开设有通孔，穿线管的一端从所述通孔穿入并埋设固定于碳钢管的内表面，穿线管的 另一端安放入位于碳钢管外侧的接线盒；电极线与电极连接后通过穿线管穿至接线盒。
7.根据权利要求5所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述电极座为一体 型或组合型的带有密封面的法兰-导管结构，其中位于测量管内侧的密封面及位于测量管 外侧的密封面的中心轴线与测量管轴线垂直。
8.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述绝缘层设置在 填充层的内表面和法兰的内侧。
9.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述填充层内固定 有一张不锈钢丝网，所述不锈钢丝网引线到碳钢管外部，不锈钢丝网的线径为0. 6 1mm。
10.根据权利要求8所述的大口径电磁流量计传感器，其特征在于所述绝缘层为浙青 涂层或橡胶层。
专利摘要本实用新型公开了一种大口径电磁流量计传感器，该传感器包括一测量管，所述测量管的管壳包括由外至内依次设置的碳钢管、填充层、绝缘层；所述传感器还包括法兰，所述碳钢管与法兰装配焊接，碳钢管内表面安装固定有线圈，碳钢管上装配有电极组件；所述填充层的材料为混凝土，混凝土填充于所述碳钢管内侧与法兰之间的空隙部位，所述填充层的外表面紧贴碳钢管的内表面，填充层的内表面与法兰的内侧边缘齐平，填充层的厚度与处于碳钢管内部的法兰部位厚度相同。本实用新型大幅度降低了大口径电磁流量计传感器的成本，解决了由于装配等因素引起的测量偏差，提高了总体磁场的强度，减少了外壳及周围的漏磁，加强了测量区域的磁场强度。
文档编号G01F1/58GK201903373SQ20102064713
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者刘荣杰, 张振山, 沈海津, 赵润, 郁柳斌 申请人:上海威尔泰仪器仪表有限公司, 上海威尔泰工业自动化股份有限公司, 东北大学